结合IEEE-519中的标准,对各脉动数整流进行比较如表5所示,可见,在不增加其他滤波装置的情况下,12脉动整流很能满足IEEE-519中的要求,在各个范围内谐波含量均超出标准。36脉动情况要好的多,35次以下谐波及THD都能满足IEEE-519的要求,但仍然含有较大的35、37等次的谐波。
由分析可以看出,多脉动整流很好的解决了变频器输入端的谐波抑制问题,尤其对低次谐波的抑制效果明显,且输入波形近似为正弦,很好地满足了要求。但是,同IEEE-519中的标准相比较,在不增加其他滤波装置的情况下,多脉动整流不能在各次谐波上都满足IEEE-519中的要求,高次谐波的影响仍然很明显,需要与其它滤波器配合使用。
4 高压变频器输出谐波分析
作为高压大功率变频器的输出环节,高性能的逆变器是其性能的保证。但高压大功率变频器并不像低压变频器一样有着成熟、统一的技术,各种拓扑结构、控制方案都有其各自的优缺点。
4.1 变压器耦合输出型逆变器输出谐波分析
1999年,由Cengelci E等人提出该拓扑,其主要思想是通过变压器将3个由高压IGBT或IGCT构成的常规二电平三相逆变器的输出叠加起来,实现高质量的三相高电压输出、低dv/dt的PWM波,而且很好地保证了平衡运行,对每个三相逆变器的利用率都接近100%,这些特点使它特别适合于对恒转矩和变转矩负载的驱动场合。并且这3个常规逆变器可采用普通低压变频器的控制方法,使得变频器的电路结构及控制方法都大大简化。此结构如图3所示。
图3 变压器耦合输出型逆变器拓扑
变压器耦合输出型逆变器只需3个独立的三相逆变器就可以产生中高压输出,在运行时每个逆变器都是平行的,各提供1/3的输出功率,因此为高压系统使用低压IGBT器件提供了方便,这种平衡运行状态也使得直流侧电容不需要储存太多的能量。输出变压器的存在,有利于产生更高的输出电压,且能消除逆变器间的环流。
该结构在Matlab中的仿真波形及其频谱如图4、5所示。
图4 变压器耦合输出型变频器输出电压及频谱
图5 变压器耦合输出型变频器输出电流及频谱